Świat w chaosie: Serwisy do monitorowania zakłóceń GNSS w czasie (prawie) rzeczywistym

Zakłócenia, podszywanie, podrabianie sygnałów GNSS dla konstelacji: GPS, Galileo, BeiDou, GLONASS są coraz powszechniejsze, a ich konsekwencje nieprzewidywalne.  Zakłócenia dzielą się na takie które uniemożliwiają odbiór sygnału GNSS czyli Jamming, oraz takie które manipulują pozycją i / lub czasem, czyli Spoofing. Jamming jest stosunkowo łatwo wykrywalny i jest mniej niebezpieczny. Najczęściej łączy się z utratą pozycji.

Spoofing, z kolei, może być bardzo niebezpieczny i mieć „nieprzewidywalne” konsekwencje, bowiem może zakłócać sygnał szybko lub powoli, niemalże niepostrzeżenie, zmieniając pozycję i / lub czas. W konsekwencji na statkach powietrznych dzieją się „dziwne” rzeczy polegające na wzbudzaniu nieprawdziwych alarmów systemów GPWS (Ground Proximity Warning System), problemów z pokładowymi radarami pogodowymi, zakłóceniami systemów TCAS/TAS, wyświetlania błędnych pozycji, utraty synchronizacji CPDLC, utraty pozycji, wzbudzania błędów braku integralności w systemach pokładowych i wielu, wielu innych. Oczywiście „duże” samoloty radzą sobie z tym problemem lepiej lub gorzej, ale zważywszy, że algorytmy podszywania są coraz bardziej „agresywne” i sprytne, należy zachować czujność. EASA opublikowała w temacie dwie edycje biuletynu, w których uczula linie lotnicze, operatorów, pilotów załogowych i bezzałogowych do zgłaszania anomalii, wydając zalecenia jak postępować.

Dlaczego pozornie, niezależne urządzenia zachowują się nieprzewidywalnie przy zakłóceniach GNSS? 
Co na przykład łączy pokładowy radar pogodowy z danymi z GNSS? Jak się okazuje całkiem sporo, bowiem programiści tych urządzeń, chcąc usprawnić ich funkcjonalności, posiłkują się danymi lokalizacyjnymi. Jak dotąd „wszyscy” lub „większość” zakładali, że GNSS jest wiarygodnym źródłem informacji. Jak się okazuje już nie. 

Zakłócenia GNSS nie dotykają tylko lotnictwa, kolei, transportu morskiego czy drogowego. Problem dotyczy sieci komórkowych, operatorów telekomunikacyjnych, bowiem wszyscy oni do prawidłowego działania potrzebują dostępu do dokładnego zegara. 

Informacyjnie, niewielki „zagłuszacz” o mocy około 10 watów, może wprowadzić zakłócenie na odległość do 30 kilometrów (19 NM). Prosty Jammer do zapalniczki można kupić w Internecie w cenie już 200 zł. Dla przypomnienia, kupować takie urządzenia można, ale nie można ich używać.

Spoofing jest dużo trudniejszy do wykrycia i bardziej niebezpieczny
Stosuje się różne techniki podszywania pod sygnał satelitarny. Jednym z popularnych sposobów ataku, jest kopiowanie sygnału satelitarnego i powolnym, zwiększaniu mocy, w taki sposób, aby procesor obsługujący lokalizację, nie „zorientował” się o podmianie, nie „złapał” na nowo fixa i docelowo oddał się pod kontrolę hakera. Stosuje się również metody anten kierunkowych, balonów i dronów z antenami kierunkowymi. Wszystkie te metody są nieustannie usprawniane i… występują coraz częściej. 

W Internecie regularnie czytamy o nowych obszarach występowania coraz częstszych zakłóceń. Na mapie "infekowanych" terenów poza obszarami Bliskiego Wschodu, Ukrainy, Rosji, pojawiają się tereny, przy Brześciu, Królewcu, Turcji, Syrii, Izraela (od czasu wybuchu konfliktu z Hamasem), Iranu, Indii, Pakistanu, ….. Oczywiście, zakłócenia są też elementem taktycznym w napaści Rosji na Ukrainę.

Firmy technologiczne inwestują w systemy antyzakłóceniowe. Jednak zasada ich działania nie jest publikowana. Można się domyślać, że może chodzić o integrację chipsetów GNSS z systemami inercyjnymi bądź konwencjonalną nawigacją DME-DME, VOR itd… Na przykład firma Collins Aerospace oferuje system, który może integrować się z odbiornikiem GPS lub działać samodzielnie. Podobno, zabezpiecza sygnały GPS w gęstym środowisku elektromagnetycznym i odrzuca fałszywe sygnały GPS – jak czytamy na stronie. 

Cały świat, uważnie monitoruje rozwój sytuacji, pozostając zaniepokojony perspektywą zakłócenia GNSS w lotnictwie cywilnym jako środka wojny elektronicznej.

Gdzie monitorować anomalie GNSS?
Poza popularną stroną Gpsjam, o której już pisaliśmy, chcielibyśmy zwrócić Waszą uwagę na inny serwis:

https://spoofing.skai-data-services.com/. 

GPSJam udostępnia dane z wczoraj. Z kolei SKAI DATA udostępnia wgląd w dane niemalże na żywo. Serwis korzysta z danych z sieci OpenSky Network do identyfikowania i wyświetlania potencjalnie sfałszowanych pozycji w czasie rzeczywistym, a także miejsc, w których w ciągu ostatnich kilku godzin zaobserwowano aktywność zakłócania sygnału GNSS.

Algorytmy zostały opracowane przez SkAI Data Services przy wsparciu Uniwersytetu Nauk Stosowanych w Zurychu - Centrum Lotnictwa.

Mapa wyświetla klastry wskazujące obszary z wykrytymi pozycjami GNSS sfałszowanych pozycji. Liczby w każdym klastrze oznaczają liczbę lotów sfałszowanych w danej lokalizacji.

Linie wskazują pozycje samolotów tuż przed ich sfałszowaniem. Nie jesteśmy jeszcze w stanie wykryć wstępnie sfałszowanych lokalizacji dla wszystkich lotów, więc wydłużenie czasu trwania okna pozwoli na wyświetlenie większej liczby linii. Można najechać kursorem na linię, aby uzyskać znak wywoławczy dotkniętego lotu.

Kliknięcie w znacznik, wyświetlić lot na Flightradar24.
Serwis wyświetla również obszary potencjalnego zakłócania sygnału GNSS lub zakłóceń częstotliwości, oznaczone kolorowymi sześciokątami. Im bardziej czerwony sześciokąt, tym więcej zakłóceń zaobserwowano. Podobnie jak w przypadku https://gpsjam.org/, serwis używa zgłoszonego NIC, aby zidentyfikować te strefy. 

Aby dostosować zakres czasowy wykrywania podszywania, można użyć suwaka.

Strona wyświetla również obszary potencjalnego zakłócania sygnału GNSS lub zakłóceń częstotliwości radiowej, oznaczone kolorowymi sześciokątami. Im bardziej czerwony sześciokąt, tym więcej odnotowano zakłóceń. Podobnie jak w przypadku https://gpsjam.org/, serwis używa parametru NIC (Navigational Integrity Category), aby zidentyfikować te strefy. Można  najechać kursorem na sześciokąty, aby zobaczyć liczbę samolotów raportujących anomalie. Więcej o parametrach ADS-B wykorzystywanych w analizie.

Zastrzeżenie
Autorzy serwisu zastrzegają, że nie wykrywają wszystkich zakłóceń i prób podszywania się pod nawigację satelitarną,     ponieważ wykorzystują dane ADS-B.

Niektóre wykrycia mogą być fałszywie pozytywne lub wyświetlane w niewłaściwej lokalizacji. Serwis ograniczony jest , do ostatnich 72 godzin.